GBJ 69-1984 给水排水工程结构设计规范.pdf
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1、建标中华人民共和国国家标中华人民共和国国家标准给水排水工程结构设计规范北京中华人民共和国国家标准给水排水工程结构设计规范主编部门 北京市基本建设委员会批准部门 中华人民共和国国家计划委员会施行日期 年 月 日关于发布 给水排水工程结构设计规范 的通知计标 号根据原国家建委 建发设字第 号通知 由北京市建委负责主编 具体由北京市市政设计院会同有关部门的所属设计院 高等院校等单位共同编制的 给水排水工程结构设计规范已经有关部门会审 现批准 给水排水工程结构设计规范为国家标准 自一九八五年一月一日起施行本规范由北京市建委管理 其具体解释等工作 由北京市市政设计院负责国家计划委员会一九八四年七月十三日
2、编制说明本规范系根据原国家建委 建发设字第 号通知的要求 由我委负责编制 并责成北京市市政设计院主持具体编制工作 会同铁道部专业设计院 冶金部武汉钢铁设计院 化工部第二设计院 中国市政工程西南设计院 中国市政工程西北设计院中国给水排水中南设计院 中国给水排水东北设计院 上海市政工程设计院 天津市市政工程勘测设计院 南京工学院 北京工业大学和北京建筑工程学院等单位共同编制而成在本规范的编制过程中 贯彻执行我国社会主义现代化建设的有关方针政策 坚持实践第一 群众路线的工作方法 进行了大量的调查研究 认真总结了我国各地区的工程实践经验 开展了必要的科学试验工作 吸取了国外相应的有益经验 并广泛征求了
3、全国有关设计 施工 科研和高等院校等单位的意见 最后由我委会同有关部门审查定稿本规范共分七章和七个附录 其主要内容有 总则 基本规定 水池 泵房 水塔 沉井和地下管道等给水排水工程结构设计规定鉴于本规范系初次编制 在施行过程中 请各单位结合工程实践 认真总结经验 注意积累资料 如发现需要修改和补充之处 请将意见和资料寄交北京市市政设计院 以便今后修订时参考北京市基本建设委员会一九八四年一月二十六日目录第一章 总则第二章 基本规定第一节 材料第二节 荷载第三节 基本计算第四节 一般构造要求第三章 水池第一节 一般规定第二节 矩形水池的静力计算第三节 圆形水池的静力计算第四节 构造要求第四章 泵房
4、和取水头部第一节 一般规定第二节 静力计算第三节 构造要求第五章 水塔第一节 一般规定第二节 静力计算第三节 构造要求第六章 沉井第一节 一般规定第二节 圆形沉井的静力计算第三节 矩形沉井的静力计算第四节 构造要求第七章 管道第一节 一般规定第二节 钢管第三节 铸铁管道第四节 预应力混凝土圆形管道第五节 矩形 拱形管道第六节 混凝土和钢筋混凝土圆形管道附录一 四边铰支承的双向板在均布 三角形荷载或边缘弯矩作用下的边缘反力系数附录二 三边固定 顶端自由的双向板在均布或三角形荷载作用下的边缘反力系数附录三 双向受力壁板在壁面温差或湿度当量温差作用下的弯矩系数附录四 双向板在非齐顶水 土 压力作用下
5、的弯矩系数和边缘反力系数附录五 钢管的弯矩系数 轴力系数和变位系数附录六 圆形刚性管道在各种荷载作用下的弯矩系数附录七 本规范用词说明基本符号荷载和内力弯矩 为任意脚标轴向力地面车辆的单个轮压流水压力冰压力水塔的水柜上的风荷载主动土压力地下水的浮托力管道的设计内水压力剪力沉井刃脚底部的地基反力应力受拉钢筋的应力由预加应力 外荷载产生的混凝土法向应力预应力钢筋的张拉控制应力在设计内水压力作用下 铸铁管截面上的拉应力预应力钢筋的应力损失在外压作用下 铸铁管截面上的弯曲应力钢管的纵向应力扣除相应阶段预应力损失后 预应力钢筋的应力钢管的环向应力材料指标土的弹性模量土的变形模量钢筋的弹性模量混凝土的弹性
6、模量土的压缩模量混凝土的剪切模量混凝土的抗裂设计强度混凝土的抗拉设计强度铸铁管的极限受拉强度铸铁管的极限弯曲受拉强度土的泊桑比钢的泊桑比混凝土的泊桑比几何特征截面面积柱帽计算宽度圆弧拱弹性中心至拱趾的距离内径计算直径外径预应力混凝土圆管的管芯厚度 钢筋直径偏心矩高度厚度截面惯性矩半径计算深度 高度计算系数钢筋混凝土构件的计算刚度构件的抗推刚度强度设计安全系数构件正截面抗裂设计安全系数沉井的下沉系数设计稳定安全系数板的弯矩系数水塔附加弯矩的高阶影响系数钢管的弯矩系数 轴力系数 取水头部的体型系数钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值竖向土压力系数线膨胀系数热交换系数配筋率 摩擦系数主动土压力系数钢筋
7、表面形状系数截面抵抗矩的塑性系数构件裂缝间的受拉钢筋应变不均匀系数温度应力折减系数其它壁面温差原状土的天然容重回填土的容重回填土的浮容重水的容重裂缝宽度第一章总则第条为了在给水排水工程结构设计中 做到技术先进 经济合理 安全适用 确保质量 特制订本规范第条本规范适用于城 镇公用设施和工业企业中的一般给水排水工程设施的结构设计 不适用于工业企业中具有特殊要求的给水排水工程设施的结构设计第条贮水或水处理构筑物 地下构筑物 一般宜采用钢筋混凝土结构 当容量较小时 可采用砖石结构最冷月平均气温低于 的地区 外露的贮水或水处理构筑物以及地下管道的进 出口段 不得采用砖砌结构第条按本规范设计时 对于一般性
8、荷载的确定 构件截面计算和地基基础设计等 应按相应的国家标准规范的规定执行 对于兴建在地震区 湿陷性黄土或膨胀土等地区的给水排水工程结构设计 尚应符合现行的有关国家标准规范的规定第二章基本规定第一节材料第条贮水或水处理构筑物 地下构筑物的混凝土标号 不应低于 号第条普通混凝土的设计强度 应按 钢筋混凝土结构设计规范 的规定采用 离心机制 悬辊及振动挤压成型的混凝土的设计强度 应根据试验提供的数据采用第条钢筋混凝土构筑物的抗渗 宜以混凝土本身的密实性满足抗渗要求 混凝土的抗渗标号 宜进行试验确定并符合表 要求注 由于设备条件限制 混凝土抗渗标号的试验有困难时 对混凝土的抗渗要求应符合 水灰比不应
9、大于 水泥宜采用普通硅酸盐水泥 骨料应选择良好级配 严格控制水泥用量 当采用 号水泥 相当于原硬炼水泥标号号 时 水泥用量不宜超过 公斤 米 预应力混凝土的水泥用量可提高 公斤 米 作为控制值混凝土抗渗标号的允许值表最大作用水头与混凝土厚度之比值 抗渗标号注 抗渗标号 的定义系指龄期为 天的混凝土试件 施加 公斤 厘米 水压后满足不渗水指标第条贮水或水处理构筑物 地下构筑物和管道的混凝土 当符合抗渗要求时 一般可不作其它防腐处理 接触酸碱度 值 低于 的侵蚀性介质的混凝土 应按现行的有关规范或进行专门试验确定防腐措施第条最冷月平均气温低于 的地区 外露的钢筋混凝土构筑物的混凝土应保证具有良好的
10、抗冻性能 混凝土的抗冻标号 宜进行试验确定并应符合表 的要求注 由于设备条件限制 混凝土抗冻标号的试验有困难时 应采用标号不低于号的混凝土 并应符合本规范第 条附注中有关水灰比和水泥用量等要求混凝土抗冻标号的允许值表气候条件工作条件结构类别地表水取水头部冻融循环总次数其它地表水取水头部的水位涨落区以上部位及露明的水池等最冷月平均气温低于最冷月平均气温在注 混凝土抗冻标号 系指龄期为 天的混凝土试件 在进行相应要求冻融循环总次数 次作用后 其强度降低不大于 重量损失不超过气温应根据连续 年以上的实测资料 统计其平均值确定冻融循环总次数系指一年内气温从 以上降至 以下 然后回升至以上的交替次数 对
11、于地表水取水头部 尚应考虑一年中月平均气温低于 期间 因水位涨落而产生的冻融交替次数 此时水位每涨落一次应按一次冻融计算第条贮水或水处理构筑物 地下构筑物和管道的混凝土 不得采用氯盐作为防冻 早硬的掺合料 采用其它掺合料应根据试验鉴定 确定其适用性能及相应的掺合量第条贮水或水处理构筑物 地下构筑物和管道的砖石砌体材料 应符合下列要求一 砖应为普通粘土机制砖 标号不应低于 号二 石料标号不应低于 号三 砌筑砂浆应为水泥砂浆第条混凝土的泊桑比 可采用第条混凝土的剪切模量 宜为相应标号混凝土的弹性模量 的 倍第条混凝土的热工系数 可按表 采用混凝土的热工系数表系数名称 工 作 条 件 系 数 值线膨
12、胀系数 温度在 范围内导热系数两侧表面与空气接触 千卡 米 小时一侧表面与空气接触 另一侧表面与水接触千卡 米 小时热交换系数冬季混凝土表面与空气之间 千卡 米 小时夏季混凝土表面与空气之间 千卡 米 小时第条钢材的泊桑比 可采用第条钢材的线膨胀系数 可采用第二节荷载第条构筑物和管道的设计荷载 按其性质可分为下列恒载和活荷载两类一 恒载包括结构自重 土压力 土的竖向和侧向压力 等二 活荷载包括水压力 构筑物内贮水压力 地下水压力 浮托力和管道内的工作内水压力 设计内水压力 设备荷载 贮料荷载 人群荷载 雪荷载 风荷载 地面车辆或堆积荷载 温度荷载 流水压力 融冰压力 施工安装或检修荷载等注 对
13、于作用时间较长的活荷载 在结构验算中应考虑其对结构的长期影响第条构筑物楼面 屋面 平台及楼梯等各部位的活荷载的确定 应符合下列规定一 不上人的泵房屋面 水池或水塔的顶盖 活荷载应按公斤 米 采用二 上人的屋面或水池的顶盖 活荷载应按 公斤 米 采用 对水池顶盖尚应验算施工机械设备荷载三 操作平台和泵房等的楼面 活荷载应按 公斤 米 采用 并应验算设备 运输工具 堆放物料等局部集中荷载四 楼梯和走道板的活荷载 应按 公斤 米 采用 对预制楼梯踏步平板尚应按 公斤的集中荷载验算第条操作平台和楼梯的栏杆的水平荷载 均应按公斤 米采用第条开槽建造的地下构筑物或管道上的覆土竖向土压力 应按下式计算式中
14、竖向土压力 吨 米回填土的容重 吨 米覆土高度 米竖向土压力系数 当 米时可按表采用竖向土压力系数 表构筑物 管道类别 施 工 埋设条件泵房 水池 开槽兴建包括水池顶部覆土地下管道平地敷设 完全上埋式开槽敷设注 当完全上埋式管道的管顶覆土高度小于管径时 值可取 计算开槽敷设管道的 值 当地基土为紧密砂质士及硬塑粘性土时 应按 计算第条不开槽 顶进施工的地下管道 其管顶覆土的竖向土压力的确定 应符合下列规定一 当管顶覆盖土层为稳定土层 其厚度 时 竖向土压力可按下式计算式中 覆盖层土的天然容重 吨 米土拱高度 米 应根据覆土的力学性能指标确定 如无试验资料时 可取结构横断面的外缘宽度 米土质影响
15、系数 对圆形管道 当覆土为湿砂土轻亚粘土时可取 覆土为可塑状态亚粘土 粘土时可取 覆土为硬塑状态亚粘土粘土时可取 对矩形或拱形管道 可按表采用二 当 时 竖向土压力应按公式 计算 此时应取注 稳定土层系指可塑至坚硬状态的粘性土及不饱和的砂土 饱水疏松的粉细砂干燥的砂类土 淤泥及其它液态粘性土 均属于不稳定土土质影响系数表湿砂土轻亚粘土可塑状态亚粘土 粘土硬塑状态亚粘土 粘土注 表内 为管道横截面的外缘高度 米第条开槽建造的地下构筑物或管道上的覆土侧压力 应按下列规定确定一 应按主动土压力计算二 当地面平整时 主动土压力可按下式计算 图ZwZZPAPA地下水位地面三 当构筑物或管道位于地下水位以
16、下时 水位以下部分侧壁上的侧压力应为土的主动土压力与地下水位静水压力之和 主动土压力可按下式计算 图式中 地下水位以上的主动土压力 吨 米地下水位以下的主动土压力 吨 米主动土压力系数 应根据土的抗剪强度确定 当无试验资料时 对轻亚粘土或砂类土可取 对亚粘土或粘土可取自地面至计算截面处的深度 米自地面至地下水位以下计算截面处的深度 米自地面至地下水位的距离 米回填土的水下浮容重 吨 米 可按 吨 米 采用图 侧壁上的主动土压力分布图第条沉井构筑物侧壁上的主动土压力 可按公式 和 计算 此时应取 位于多层土层中的侧壁上的主动土压力 可按下式计算式中 第 层土层中 距地面 深度处侧壁上的主动土压力
17、 吨 米层土的天然容重 吨 米第 层土的天然容重 吨 米层土层的厚度 米自地面至计算截面处的深度 米第 层土的主动土压力系数第条地面堆积荷载对地下构筑物或管道侧壁产生的侧压力 可将该荷载折算为等代的土层厚度进行计算 地面堆积荷载可按 吨 米 采用第条地面车辆荷载传递到地下管道上的竖向压力可按下列公式计算一 单个轮压传递的竖向压力 图二 两个以上轮压综合影响传递的竖向压力 图式中 地面车辆轮压传递到计算深度 处的竖向压力吨 米车辆的单个轮压 吨地面单个轮压的分布长度 米地面单个轮压的分布宽度 米自地面至计算深度的距离 米车辆荷载的动力系数 可按表 采用轮压的数量地面相邻两个轮压间的净距 米动力系
18、数表覆土深度米动力系数Z0.7Z 0.7ZaPcPc0.7110.70.70.7Z0.70.7ZZ11PcPca) b)b地面地面PP PZ ZP0.7Z a 0.7Z0.7Z b d1 b d2 b 0.7Zcc c ca) b)图 地面车辆单个轮压的传递分布图顺轮胎着地宽度的传递 顺轮胎着地长度的传递图 地面两个以上轮压综合影响的传递分布图顺轮胎着地宽度的传递 顺轮胎着地长度的传递第条地面车辆荷载传递到地下管道上的侧压力 可按下式计算式中 地面车辆荷载传递到计算深度 处的侧压力 吨米第条不开槽 顶进施工的地下管道上的侧压力 应按下列规定确定一 当管顶覆盖土层为稳定土层且厚度 时 管道侧向的
19、主动土压力可按管顶覆土为土拱高度 计算 土拱以上部分覆土和地面车辆荷载的影响均可不计二 当 时 管道侧向的主动土压力应按管顶覆土自地面起 计算 并应计算地面车辆荷载传递的影响第条位于地下水位以下的构筑物或管道 其基础底面上的地下水浮托力应按下式计算式中 基础底面上的地下水浮托力 吨 米可能出现的最高地下水位至基础底面 不包括垫层 计算部位的距离 米浮托力折减系数 对非岩质地基应取 对岩石地基应按其破碎程度确定注 当构筑物或管道的基底位于地表滞水层内 又无排除上层滞水措施时 基底浮托力仍应按公式 计算当构筑物两侧水位不等时 其基础底面上的浮托力可按沿基底直线变化计算第条构筑物或管道的温度荷载 包
20、括温差和湿度当量温差 应按下列规定确定一 地下构筑物或设有保温措施的构筑物 一般可不计算温度荷载二 暴露在大气中的构筑物壁板 一般可不计算中面温差和湿差产生的温度应力三 暴露在大气中的构筑物壁板的壁面温差 应按下式计算式中 壁板的内 外侧壁面温差壁板的厚度 米材质壁板的导热系数 千卡 米 小时材质壁板与空气间的热交换系数 千卡 米 小时壁板内侧介质的计算温度 当为贮水时 可按年最低月的平均水温采用壁板外侧的大气温度 可按当地年最低月的统计平均温度采用四 暴露在大气中的构筑物壁板的壁面湿度当量温差可按 采用五 地下钢管的闭合温差 可按 采用第条确定水塔的设计风荷载时 整体计算的风载体型系数 应按
21、下列规定采用一 倒锥形水柜的风载体型系数应为二 圆柱形水柜或支筒的风载体型系数应为三 钢筋混凝土构架式支承结构的梁 柱的风载体型系数应为第条作用于取水头部上的流水压力可按下式计算图式中 流水压力 吨淹没深度影响系数 可按表 采用 对于非淹没式取水头部应为取水头部的体型系数 吨 秒 米 可按表采用淹没深度影响系数表注 表中 为取水头部中心至水面的距离 为取水头部的高度取水头部的体型系数表头部体型 方 形 矩 形 圆 形尖端形 长圆形HwHw/3a)b)Hh/3PdwHh设计水位设计水位最低冲刷线最低冲刷线水流平均速度 米 秒取水头部的阻水面积 米 应计算至最低冲刷线处图 作用在取水头部上的流水压
22、力图非淹没式 淹没式第条河道内融流冰块作用在取水头部上的压力 可按下列规定确定一 作用在具有竖直边缘头部上的冰压力 可按下式计算二 作用在具有倾斜破冰棱的头部上的冰压力 可按下列公式计算式中 竖向冰压力 吨水平向冰压力 吨冰压力 吨取水头部迎水流面的体型系数 方形时应为 圆形时应为 尖端形时应按表 采用冰的极限抗压强度 吨 米 当初融流冰水位时可按吨 米 采用取水头部在设计流冰水位线上的宽度 米冰厚 米 应按实际情况确定冰的弯曲受压极限强度 吨 米 可按 采用破冰棱对水平线的倾角 度尖端形取水头部体型系数表尖端形头部迎水流面的角度第条地下管道的设计内水压力 应根据管道的工作内水压力按表 规定采
23、用地下管道的设计内水压力表管道类别工作压力公斤 厘米设计内水压力公斤 厘米钢管铸铁管预应力混凝土等注 工业企业中低压运行的管道 其设计内水压力可取工作内水压力的 倍但不得小于 公斤 厘米第条地下钢管在运行过程中的真空压力 应按公斤 厘米 计算第条对安装轴流泵电动机的楼面中直接支承电动机的梁系 应作动力影响计算 一般可按静力计算 支承梁系上电动机的运转荷载宜包括 电动机的静止部分设备自重 电动机的转动部分设备自重乘以动力系数 轴流泵的轴向拉力乘以动力系数 动力系数可按 采用第三节基本计算第条构筑物和管道的结构设计 应符合下列规定一 对混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土和砖石结构 均采用单一安全系数
24、极限状态设计方法二 对钢 铸铁管道 均采用标准荷载和容许应力进行计算第条结构内力分析 均应按弹性体系计算 不考虑由非弹性变形所产生的塑性内力重分布第条混凝土 钢筋混凝土 预应力混凝土结构构件和砖石砌体结构构件的强度设计安全系数 由基本安全系数和根据构筑物或管道工作条件确定的安全度调整系数的乘积组成 基本安全系数及调整系数 应分别按表的规定采用混凝土结构构件的强度设计基本安全系数表项 次 受 力 特 征 强度设计基本安全系数按抗压强度计算的受压构件 局部承压按抗拉强度计算的受压 受弯构件钢筋混凝土及预应力混凝土结构构件的强度设计基本安全系数表项次受力特征强度设计基本安全系数钢筋混凝土 预应力混凝
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